相变蓄热技术在新能源开发和节能领域具有广泛的应用前景。但由于相变材料(PCM)导热系数小、传热性能差,相变蓄热器的性能和应用受到了很大的限制。对此,人们针对PCM侧提出了诸多以拓展导热路线为主的强化传热措施。实际上,相变蓄热器PCM液相区的自然对流在一定程度上也有强化传热的作用,仅以拓展导热路线为依据的强化措施会抑制自然对流,使得最终强化传热效果不明显。为了避免这种现象,需要对管翅式相变蓄热器肋片强化传热与自然对流强化传热的综合传热效果进行研究,以提高管翅式相变蓄热器蓄/放热性能。本文采用正十八烷(n-octadecane)为相变材料,以竖直布置且带环形肋片的单管管翅式相变蓄热器为研究对象。通过合理简化,建立了二维数学模型,并通过焓—孔隙率法对其进行研究。通过对肋片强化传热和自然对流传热进行耦合分析,获得不同肋片布置对相变蓄热器蓄/放热过程液态区自然对流的影响,以及对整个蓄热器蓄/放热速率的影响。主要结论有:(1)自然对流对PCM熔化过程有较大的影响,且引入肋片强化传热会抑制相变蓄热器蓄热时PCM液态区的自然对流。但对凝固过程,自然对流影响较小。(2)相变蓄热器蓄热时,肋片强化传热主要对熔化的前期影响较大,而对熔化后期影响较小。且受自然对流的影响,熔化进行到后期仅底部剩余未熔化的PCM,但这部分PCM完全熔化却需要大量的时间,特别是当肋片当量高度超过0.2后,剩余的10%相变材料完全熔化所需时间占整个熔化过程的20%以上。而在蓄热器放热时,凝固过程后期仅顶部和底部剩余有液态的PCM,这部分PCM凝固也需要大量的时间。(3)肋片高度对相变蓄热器的蓄/放热性能有较大的影响。对于蓄热过程,肋片高度越大换热面积越大,同时液态区自然对流受到的抑制作用也越强,因此肋片高度持续增加时,每单位增高量所获得的强化传热效果呈下降趋势。对于放热过程,肋片的强化传热效果也有此类现象,且当肋片高度L?分别为0.8和1时,两条液相率曲线趋于一致。(4)对于放热过程,肋片数越大,放热速率越快。但当肋片高度较大时,持续增大肋片数,单位肋片数所产生的强化传热效果呈下降趋势。当肋片高度较小时,则该趋势不明显。(5)相变蓄热器蓄热时,在肋片结构相同的情况下,肋片间距越大,自然对流越能够充分发展,PCM熔化速率越快。且最后一肋片距离蓄热器底部越近,后期剩余固态相变材料熔化越迅速。而放热时,改变肋片间距后两条液相率曲线前期基本一致,但肋片距蓄热器顶部和底部距离越小,后期剩余PCM凝固越迅速。